CCF“司南杯”量子计算编程挑战赛练习题(一)解析

CCF司南杯练习题3 量子计算练习题 阅读详情
AI摘要

本文深入探讨了量子计算的关键概念,包括量子门的性质、测量的原理、混态和密度矩阵的描述、Bloch球的数学表示、复合系统的处理、施密特分解的应用、量子傅里叶变换的实现以及相位估计法和量子操作的理解。内容涵盖量子计算的基础理论与实际操作,适合对量子计算感兴趣的读者学习。

目录

地址:

A、量子门

B、测量

C、混态和密度矩阵

D、Bloch球

E、复合系统

F:施密特分解

G、量子傅里叶变换

H、相位估计法

I、量子操作


地址:

https://forum.originqc.com.cn/blog/blogPersonalText.html?blogId=EB017BD80B4FB6D32F8884AE6E0A1A30 

A、量子门

 

答案为:A、D

自身乘以自己的共轭转置,如果还为自身,就是合法的量子门。

 

B、测量

 

答案:A

注意题目中给到的信息,这里不是外积而是张量积,别看错了。

只需要再将这个态经过一次H门即可,到时候再代入值计算。

 

其中倒数第四行到倒数第三行用到以下知识。

 

C、混态和密度矩阵

答案为:C

 

 

D、Bloch球

就是简单的向量乘积问题。 

 

 

E、复合系统

答案是:B

先用归一化求出γ。再求出密度矩阵,再求tra(A)。

F:施密特分解

答案为:C

寻找正交基进行张量积。

 

G、量子傅里叶变换

 

答案是:B

记着规律就行了。中间是RZ门,角度为RZ(pi/2**(n-m))。

 

最外面是iswap门。

 

 

H、相位估计法

 

答案为:C

I、量子操作

 

答案为:C

主要是根据题目意思进行计算。

 

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% Dropout fraction opts.numepochs = 1; % Number of full sweeps through dataopts.batchsize = 100; % Take a mean gradient step over this many samplesnn = nntrain(nn, train_x, train_y, opts);[er, bad] = nntest(nn, test_x, test_y);assert(er < 0.1, 'Too big error');%% ex4 neural net with sigmoid activation functionrand('state',0)nn = nnsetup([784 100 10]);nn.activation_function = 'sigm'; % Sigmoid activation functionnn.learningRate = 1; % Sigm require a lower learning rateopts.numepochs = 1; % Number of full sweeps through dataopts.batchsize = 100; % Take a mean gradient step over this many samplesnn = nntrain(nn, train_x, train_y, opts);[er, bad] = nntest(nn, test_x, test_y);assert(er < 0.1, 'Too big error');%% ex5 plotting functionalityrand('state',0)nn = nnsetup([784 20 10]);opts.numepochs = 5; % Number of full sweeps through datann.output = 'softmax'; % use softmax outputopts.batchsize = 1000; % Take a mean gradient step over this many samplesopts.plot = 1; % enable plottingnn = nntrain(nn, train_x, train_y, opts);[er, bad] = nntest(nn, test_x, test_y);assert(er < 0.1, 'Too big error');%% ex6 neural net with sigmoid activation and plotting of validation and training error% split training data into training and validation datavx = train_x(1:10000,:);tx = train_x(10001:end,:);vy = train_y(1:10000,:);ty = train_y(10001:end,:);rand('state',0)nn = nnsetup([784 20 10]); 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